[发明专利]便携式电力变压器故障诊断仪

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力工程技术领域的检测系统，具体涉及一种便携式电力变压器故障诊断仪。

背景技术

变压器是输变电系统中最重要的设备，其运行状况的好坏直接影响系统的安全运行。变压器一旦发生事故，造成的直接和间接经济损失是很大的。长期以来，根据预防性试验和油中溶解气体的气相色谱分析结果判断变压器的绝缘状况，对防止事故起到了很大作用。但是定期的预防性试验不考虑设备的实际状况，可能出现过多的维修和不必要的停机，又可能不能及时发现缺陷。因此，对变压器进行及时检测，及时诊断其绝缘状况以避免恶性事故的发生是十分必要的。如表1所示为不同故障形式对应的变压器油中溶解气体的组成。根据油中溶解气体的种类、含量以及含量变化的速率可以及时了解变压器的运行状况。

表1变压器油溶解气体组分和故障判断

国内研制的油中6种主要气体的在线或便携式检测系统，通过透气膜脱出气体，用色谱柱进行分离，用半导体气敏传感器定量检测，可以检测H₂，CO，CH₄，C₂H₂，C₂H₄，C₂H₆的体积分数。此外国内还研制了用氢焰燃烧的方法(FID检测器)检测H₂，CO，CH₄，C₂H₂，C₂H₄，C₂H₆4种烃类气体的装置。但是很少有文献描述基于油中溶解气色谱分析的便携式变压器故障检测仪的情况。

经过现有技术的文献检索发现，孙才新等所著的《电气设备油中气体在线监测与故障诊断》一书(科学出版社，2003年第一版，北京)，其中结构按照功能单元分有：(1)载气系统。包括气源、气体净化、气体流速控制和测量；(2)进样系统。包括进样器、脱气室——通过高分子透气膜进行油气分离和取气；(3)色谱柱。包括恒温控制装置——将多组分样品分离为单个独立的组分；(4)检测系统。包括检测器，控温装置；(5)记录系统。包括放大器、记录仪、有的仪器还有数据处理装置，为便于准确快速检测，GC-MS和GC-FTIR也是常用的联合检测组成。但是，尽管目前基于油中气体的色谱分析的故障诊断技术已经比较成熟，而且有大量检测设备都是基于上述原理之上的，但是有其不足：(1)检测过程会消耗样气和载气；(2)长期使用过程中色谱柱和传感器的性能会逐渐变化，为保证准确度，需要定期用标准气体对检测装置进行校准；(3)检测周期长，特别是高分子透气膜的透气效率很低，速度慢，从而给操作人员带来不必要的麻烦。(4)检测灵敏度仍然较低，还有很大的改善潜力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术上的不足，提出了一种便携式电力变压器故障诊断仪，使其基于光声光谱技术，通过从运行中的变压器提取少量油样，然后经过超声脱气，接着对所脱出来的气体进行红外激发，此时各种气体就会在经过适当频率调制后的红外光照射下产生周期性的振动，并发射出微弱的声波，再通过微音器就可检测到该声波信号，从而获取变压器油中故障气体的成分，进一步对变压器运行状态进行相应的诊断。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括：红外光源及调制分光模块、油气分离室、光声腔、锁相放大器、A/D转换器、激光功率计、数字记录仪、真空泵。其中：油气分离室位于整个仪器的最左端，其出气口与光声腔的进气口相连接。红外光源及调制分光电路模块位于光声腔的左侧，红外光源及调制分光块的光路系统的轴心与光声腔的谐振管的轴心共线准直，光声腔设置于红外光源及调制滤光模块的右侧。光声腔的外壁设置有微音器，微音器的输出端串连有锁相放大器，锁相放大器后边又串联有A/D转换器，A/D转换器后边串接有数字记录仪，锁相放大器与A/D转换器及数字记录仪一起封装于整个仪器的右上角位置，三者之间通过电线相连，同时三者外边用铝盒屏蔽包装，防止外部电磁干扰。激光功率计设置于光声腔的出射窗右侧，检测口轴心对准光声腔的谐振管的中轴线，真空泵设置于整个仪器的右下角位置，其抽真空口与光声腔的出气口连接，用于对光声腔抽真空。